Einführung
Reduziertes Risiko durch Objekte im toten Winkel ist nur ein Aspekt, um das Abbiegen für Fahrer sicherer zu machen. Es ist auch wichtig, den Fahrern die Informationen zur Verfügung zu stellen, die sie benötigen. Als Ergebnis, um in dringenden Situationen schnell handeln zu können, Manche Warnstrategien streben immer wieder danach, den Fahrer mit bestimmten Daten zu versorgen.
Tote Winkel sind Bereiche in der Umgebung des Fahrzeugs, die nicht von Rückspiegeln erfasst werden. Plus, keine perfekte Spiegel- oder Fahrersitzposition würde diesen toten Winkel beseitigen. Was ist die effektivste Lösung? Ein automatischer Warnsensor, um den Fahrer vor einem Fahrzeug in der Nähe zu warnen. Es ist zu einer zentralen Notwendigkeit geworden, die Sicherheit zu verbessern. Diese Sensoren arbeiten so, dass sie alle Stellen auf der Straße grenzenlos abdecken.
Die Fähigkeit, Fahrzeuge zuverlässig zu erkennen, kommt der Baustellensicherheit und der Verkehrssteuerung zugute. Die Auswahl der richtigen Technologie für Ihre Fahrzeugerkennungsanwendung kann schwierig sein. Deswegen, berücksichtigen Sie einige Faktoren, wie Aufgabe, Zielgröße, Reichweite, und Sensorbefestigung. Plus, ob die Anwendung hauptsächlich im Innen- oder Außenbereich erfolgt.
Darüber hinaus, Zu diesem Zweck werden verschiedene Technologien eingeführt. Heutzutage, zwei Arten von Sensoren sind üblich; Millimeterwellenradar- und Ultraschallsensoren. So, Was ist der Unterschied zwischen Ultraschall- und Millimeterwellen-Radarsystemen zur Überwachung des toten Winkels?? Welches ist besser? Wir haben das alles in dem Artikel besprochen. So, Lesen Sie weiter, um alles zu erfahren!
Sensoren in Systemen zur Überwachung des toten Winkels
Toter-Winkel-Überwachungssysteme Erkennen Sie Fahrzeuge im toten Winkel mithilfe von Millimeterwellenradar oder Ultraschallsensoren. Diese Sensoren befinden sich links und rechts im hinteren Stoßfänger. Die Kameras sind in den Außenspiegelgehäusen untergebracht. Der Unterschied zwischen Ultraschall- und Mikrowellenradarsystemen zur Überwachung des toten Winkels besteht darin, dass Radar in Tunneln nützlich ist. Jedoch, die anderen Sensoren gehen in solchen Fällen typischerweise in den Standby-Modus.
Radarsensoren
Millimeterwellen-Radarsensoren haben vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Es erleichtert uns die Wettervorhersage, Verkehrskontrolle, und an Bord von Autos. Außerdem verfügt es über Funktionen wie Kollisionswarnung und Bremsassistent. Andere Funktionen als Fahrerassistenzsysteme entwickeln sich hin zu aktiven Sicherheitssystemen.
Radarsensoreinheiten sind über Kabel mit einem Display im Fahrerhaus verbunden, die den Fahrer über akustische Signale und eine Reihe von LEDs auf sich nähernde Gefahren aufmerksam macht. Es kann nahtlos in bestehende Rückfahrwarner integriert werden, Der Alarm ertönt also nur, wenn eine Gefahr oder Person erkannt wird.
Vorteile
- Niedriger Energieverbrauch
- Low-Impact-Design
- Skalierbarer und kostengünstiger Sensor
- Schnell, robust, und zuverlässige Chirp-Sequenz-Modulation zur Objekterkennung
- 4D-Radarsensor der neuen Generation für verbesserten Komfort, Sicherheit, und automatisiertes Fahren
Was genau sind Radarsensoren?
Radarsensoren sind Geräte, die Mikrowellenechosignale in elektrische Signale umwandeln. Sie erkennen Bewegungen mithilfe von drahtloser Sensortechnologie, indem sie die Position und Form des Objekts kennen. Radarsensoren, im Gegensatz zu anderen Sensoren, werden nicht von Licht oder Dunkelheit beeinflusst. Sie können Hindernisse wie Glas und erkennen “sehen” durch Wände.
Es gibt mehrere Arten von Radarsensoren mit unterschiedlichen Anwendungen. Hier sind einige der bekanntesten:
Millimeterwellenradar
Das Millimeterwellen-Radarsensor hat eine Betriebsfrequenz von 30 bis 300 GHz. Das bedeutet, dass die emittierte elektromagnetische Welle im Millimeterbereich liegt. Millimeterwellen haben aufgrund ihrer langen Wellenlänge die Eigenschaften sowohl von Infrarot als auch von Mikrowellen. Die Welle wird von außen nicht beeinflusst, so dass es sich an verschiedene klimatische Umgebungen anpassen kann. Seine Messmethoden teilen sich Millimeterwellenradar in zwei Modi.
Frequenzkontinuierliche modulierte Wellen und gepulster Doppler sind die am häufigsten verwendeten Techniken. Es wird häufig in Industrie- und Automobilanwendungen eingesetzt. Jedoch, gepulster Doppler ist in militärischen Anwendungen üblich.
Pulsmodus
Bei der Impulsmethode wird ein Impulssignal verwendet. Dieses Signal ändert die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators im Radarsender. Danach, es trennt die reflektierte Welle vom gesendeten Signal im Empfänger. Sein Aufbau ist komplizierter als bei anderen Radarsystemen. Plus, es ist teuer.
Frequenzmodulation (FM) Kontinuierlicher Wellenmodus
Die Entfernungsmessung im FM-Dauerstrichmodus ist die allgemein verwendete Methode. Der Abstand zwischen zwei Objekten wird durch die Frequenzdifferenz zwischen empfangenem und gesendetem Signal bestimmt. Die gesendeten und empfangenen Signale werden kombiniert, um ein Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen. Eine Fourier-Transformation dieses Zwischenfrequenzsignals (liefert genaue Entfernungsinformationen).
Doppler-Radar
Doppler-Radar ist in einem solchen System, die sich problemlos in heutige Fahrzeuge integrieren lässt. So, Sie reflektieren Funkwellen von Oberflächen wie Gebäuden und geparkten Autos. Das Radarsignal trifft schräg auf die Oberfläche, wodurch seine Reflexion zurückprallt. Das Signal trifft weiterhin Objekte, die hinter der Ecke verborgen sind. Einige der Radarsignale werden zu Detektoren zurückgeworfen, die am Auto montiert sind.
Frontradarsensoren
Dieser Sensor ermöglicht schnell, präzise, und robuste Objekterkennung und -verfolgung. Aufgrund der folgenden Funktionen, es eignet sich gut für komplexe Verkehrsszenarien.
- Erfassungsbereich
- Weites Sichtfeld
- Hervorragende Winkelvariation
- Neue Chirp-Sequenz-Modulationsfunktion
Trotz der geringen Entfernung zwischen ihnen, Der Sensor erkennt einen Motorradfahrer, der einen Lkw überholt. Diese Sensoren identifizieren zuverlässig beide Objekte. Wenn sich das Fahrzeug einem Tunnel nähert, das Radar kann einen Motorradfahrer vor sich sehen. Das liegt an seiner horizontalen Trennbarkeit, wodurch es den Raum zwischen dem Motorrad und der Tunneldecke erkennen kann. Diese Eigenschaften ermöglichen eine direkte Höhenmessung, bessere Verkehrsklassifizierung, und potenzielle Fahrbahnhindernisse wie Reifen oder Paletten.
Wie funktionieren Radarsensoren??
Wenn Funkwellen auf eine Oberfläche treffen, Sie reflektieren. Die Wellen können leicht durch die Atmosphäre übertragen werden. Radar wird so häufig in einer Vielzahl von Anwendungen zur Objekterkennung eingesetzt. Bei Autos, Millimeterwellenradar wird typischerweise zur Überwachung des toten Winkels verwendet. Radarbasierte Systeme verwenden Funkwellen, um Objekte innerhalb ihres Betriebsbereichs zu finden und den Fahrer zu warnen. Die folgenden Komponenten bilden ein grundlegendes radarbasiertes System.
Ein Radarsystem, in seiner grundlegendsten Form, hat die folgenden Subsysteme:
Sender
Ein Wellenformgenerator erzeugt Signale, die von Verstärkern gespeist werden.
Wellenleiter
Wie der Name andeutet, Sie halfen bei der Übertragung von Radarsignalen.
Antenne
Ein Gerät, das Senderenergie in Signale im Weltraum umwandelt.
Empfänger
Ein Gerät zum Erkennen und Erfassen von Signalen.
Reichweite von Radarsensoren
Automobilradar wird im Allgemeinen wie folgt kategorisiert:
- Nahbereichsradar – 0.5 zu 20 Meter
- Radar mit mittlerer Reichweite – 1 zu 60 Meter
- Langstreckenradar- 10 zu 250 Meter
Kosten für Kfz-Radare?
In grossen Mengen, herkömmliche Kfz-Radare kosten $50-100 pro Einheit, aber es gibt eine Nachfrage nach a $10-30 Radar. Zukünftige bildgebende Radargeräte sind teurer, mit Preisen von $150 in der Massenproduktion für ein einzelnes Gerät $1000 für ein 360-Grad-Set.
Vorteile des radarbasierten Systems
- Langstrecken-Radarsysteme können bis zu sehen 250 Meter entfernt.
- Radiowellen erleichtern die genaue Identifizierung eines Objekts im toten Winkel.
- Es ist in der Lage, zwischen stationären und sich bewegenden Objekten zu unterscheiden
Warum ist FMCW führend bei Modulationstechniken für Kfz-Radaranwendungen??
Modulationstechniken sind in der Radartechnik von entscheidender Bedeutung. Sie haben eine kürzere Messzeit und ein geringeres Spitzenleistungsverhältnis als Pulsradare. Einzelne Zielentfernungs- und Geschwindigkeitsinformationen müssen gleichzeitig gemessen werden. Ebenfalls, Sie aktualisieren sich schnell in Automobilsicherheitsanwendungen.
77GHz Automotive Radarsysteme
Die Radartechnologie ermöglicht es uns, drei wichtige Parameter einfach zu bestimmen. Es beinhaltet Reichweite, relative Geschwindigkeit, und Ankunftsrichtung.
Geschwindigkeit und Reichweite
Eine höhere Bandbreite von 4 GHz ist extrem vorteilhaft. Es verbessert die Entfernungsauflösung und Geschwindigkeitsauflösung. Aus diesem Grund, es erlaubt uns, eng beieinander liegende Objekte zu unterscheiden, was in Anwendungen wie dem automatisierten Parken sehr nützlich ist.
Ein weiterer Grund warum 77 GHz hat den Vorteil, dass es die Größe und den Formfaktor des Geräts reduziert – was es für Automobilunternehmen sehr wünschenswert macht. Plus, Es ermöglicht ihnen, diese Sensoren unter schwierigen Positionen zu montieren.
Unterschied zwischen Ultraschall- und Millimeterwellen-Radar-Toter-Winkel-Überwachungssystemen
Radarsensoren
Radarsensoren arbeiten mit elektromagnetischen Wellen. Ultraschallradare, auf der anderen Seite, verwenden Schallwellen, um ihre Funktionen auszuführen. Dies ist die Hauptunterscheidung zwischen Ultraschall- und Millimeterwellen-Radarsensoren. Einer der Hauptunterschiede zwischen Ultraschall- und Radar-Toter-Winkel-Überwachungssystemen besteht darin, dass Radarsensoren Bewegung und Geschwindigkeit genauer erkennen können.
Die Ultraschallsensoren’ Wellen prallen von Objekten ab und breiten sich mit bekannter Geschwindigkeit aus. Radarwellen, im Gegensatz zu Ultraschallwellen, reagieren unterschiedlich auf Materialien, da sie auf der Oberfläche zurückreflektiert werden. Ein Radarsensor kann die Geschwindigkeit und Richtung eines Objekts berechnen, indem er seinen Doppler-Effekt oder die Änderung der Wellenfrequenz erkennt.
Ein weiterer Unterschied zwischen Ultraschall- und Millimeterwellenradar Systeme zur Überwachung des toten Winkels ist, dass Isolatoren keinen Einfluss auf Geräte haben, die auf Millimeterwellenradar basieren. Das System wird nicht von der Oberfläche des reflektierenden Objekts beeinflusst.
Ultraschallsensoren
Ein Ultraschallsensor ist ein berührungsloses Messgerät, das Ultraschallwellen verwendet, um den Abstand zwischen zwei Objekten zu messen. Dieser Sensor hat einen Sender, der Ultraschallwellen aussendet. Wenn Wellen auf ein Objekt treffen, Ein Teil ihrer Energie wird als Echosignal zum Empfänger des Sensors zurückgeworfen.
Es ist ein Fahrzeugassistenzgerät, das den Fahrer beim sicheren Spurwechsel während der Fahrt unterstützt. Sie verfügen über Hochgeschwindigkeits-Frequenzsensoren für die linken und rechten hinteren und rechten und linken Summerwarnanzeigen des Fahrzeugs. Diese Warnanzeigen leuchten auf, um Sie auf das Vorhandensein eines Objekts aufmerksam zu machen. Es umfasst eine Totwinkelerkennung sowie einen Rückfahrassistenten. Ultraschallsensoren prüfen die Seite/das Heck des Fahrzeugs auf sich bewegende Objekte im toten Winkel des Erfassungsbereichs.
Das System besteht aus einer Steuerbox, zwei Ultraschallsensoren, und zwei Blindbereichsmonitoren. Zusätzlich, ein Summer und ein Kabelbaum, der die Ultraschallwellen und den Computer verbindet.
Physik des Ultraschallsensors
Ultraschallsensoren senden kurze Ultraschallimpulse aus, die von Hindernissen reflektiert werden. Danach, die Echosignale werden empfangen und verarbeitet. Der Ultraschallwandler ist im Kunststoffgehäuse eines Ultraschallsensors untergebracht. Es besteht aus einem Aluminiumtopf mit einer Membran, die ein piezokeramisches Element enthält.
Die ECU sendet ein digitales, um ein Signal an den Sensor zu übertragen. Es bewirkt, dass die Aluminiummembran mit Rechteckwellen schwingt 300 Sekunden bei einer Resonanzfrequenz von 48 kHz. Dabei werden Ultraschallimpulse ausgesendet. Nach ungefaehr 900 Sekunden Entspannung, Die Membran empfängt den von einem Hindernis reflektierten Schall und vibriert. Das piezokeramische Element gibt diese Schwingungen als analoges Signal aus.
Ultraschall-Entfernung
Ultraschallsensoren senden über den Sender Wellen mit einer Frequenz aus, die höher ist als der hörbare Wellenbereich des menschlichen Ohrs. Nach Reflexion, Der Empfänger bekommt die Wellen. Durch die Kenntnis der Zeitdifferenz zwischen Empfangen und Senden wird die Entfernung zwischen dem Auto und dem Objekt identifiziert. Die am häufigsten verwendeten Frequenzen sind 40 kHz, 48kHz, und 58 kHz. Im Algemeinen, eine höhere Frequenz führt zu einer höheren Genauigkeit des Sensors. Der Sensor zeichnet sich durch geringe Beugung und gute Richtwirkung aus. Es ermöglicht dem Ultraschallsensor, die Signale durch Strahlen auszubreiten. Es ist üblich in Szenarien mit niedriger Geschwindigkeit, wie z. B. bei automatischen Parksystemen und Rückfahrradaren.
Ultraschallsensoren an einem Auto
Zwei bis vier am hinteren Stoßfänger angebrachte Ultraschallsensoren erkennen ein Hindernis bis zu 2 bis 2,5 m entfernt im Fall des hinteren Sonars. Der Fahrer erkennt den Abstand in Echtzeit durch variierende Summertöne.
Ultraschalleigenschaften
Der Ultraschallsensor ist in drei mechanisch kompatiblen Sensorvarianten erhältlich:
- Erfassungsbereich: max. 2.5 m, Mindest. 15 cm; Objektpräsenz 6 cm
- Erfassungsbereich: max. 4.5 m, Mindest. 15 cm; Objektpräsenz 6 cm
- Erfassungsbereich: max. 5.5 m, Mindest. 15 cm; Objektpräsenz 3 cm
Einsatz von Ultraschallsensoren im Auto
Es gibt drei Hauptanwendungen von Ultraschallsensoren in Autos. Park-Apps verwenden aggregierte Daten von verknüpften Fahrzeugen, und Ultraschalldaten sind ein entscheidender Teil dieser Daten. Vernetzte Fahrzeuge’ Ultraschallsensoren können freie Parkplätze in der Nähe erkennen. Millionen von Fahrzeugen werden mit diesen Parkplatzdaten kombiniert, um ein vollständiges und genaues Bild der Parkplatzverfügbarkeit zu erhalten.
Ultraschallsensoren sind einer der vielen Sensoren, die von autonomen Fahrzeugen verwendet werden (VON) Technologie. Die fahrzeuginternen Ultraschallsensoren können äußere Bedingungen erkennen. Diese riesigen Datenmengen sind notwendig, damit die Technologie, die autonomen Fahrzeugen zugrunde liegt, funktioniert. AV-Algorithmen nutzen Ultraschallsensordaten von Millionen vernetzter Autos.
Indem Fahrzeuge in die Lage versetzt werden, Straßengefahrenwarnungen zu erkennen und auszusenden, Technologie nutzt Ultraschallsensordaten. Bei schlechter Sicht, Ultraschallsensoren können erkennen, ob ein Auto einem anderen Fahrzeug oder einem Fußgänger zu nahe kommt.
Mehrere Nachteile des Ultraschallsensors
- Der Erfassungsbereich von Ultraschallsensoren ist für den Einsatz in fahrenden Fahrzeugen nicht ausreichend.
- Die Genauigkeit von Ultraschallsensoren variiert erheblich mit der Betriebstemperatur.
- Es ist nicht einfach, Reflexionen von gekrümmten und glatten Oberflächen zu lesen
- Regen und andere raue Wetterbedingungen, wie Schnee, Einfluss auf die Genauigkeit haben
- Das Sichtfeld von Ultraschallsensoren ist recht gut, aber die Erkennungsrate von Objekten, die in diesen Regionen vorhanden sind, ist gering
- Es ist nicht einfach, verschiedene Entitäten wie Lebewesen und Straßenschilder zu erkennen
Welcher Sensor reagiert empfindlicher auf atmosphärische Störungen??
Auf Millimeterwellenradar basierende Systeme funktionieren unabhängig von Umgebungsfaktoren weiterhin normal. Zu diesen Faktoren gehört die Temperatur, Feuchtigkeit, Regen, Schnee, etc. Radar ist eine wetterfeste Lösung. Arbeitsbedingungen in der Nähe wirken sich nicht auf radarbasierte Systeme aus. Einer der Hauptvorteile des Millimeterwellenradars besteht darin, dass es bei verschiedenen Lichtverhältnissen eingesetzt werden kann, egal ob nachts oder tagsüber.
Die Dielektrizitätskonstante des Zielmaterials ist ein wichtiger Aspekt für Radarsensoren. Es neigt dazu, Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante direkt zu durchdringen, da sie elektromagnetische Wellen nicht reflektieren.
Fazit
Elektronische Geräte sind in der Lage, anstelle von Menschen eine Vielzahl von Nonstop-Aufgaben auszuführen. Ein häufiger Grund, warum ein elektronisches Gerät einem Menschen vorzuziehen ist, ist, dass es schneller und zuverlässiger arbeiten kann, weil es nicht den Fokus verliert.
Dasselbe gilt für ein Überwachungssystem. Es ist ein Gerät zur Durchführung kontinuierlicher Messungen. Mit Hilfe von Sensoren, Diese Art von elektronischem Gerät kann physikalische Informationen über ein Objekt messen.
Die vom Millimeterwellenradarsensor ausgesendeten Wellen, wie die von Ultraschallsensoren, von Objekten abprallen und sich mit bekannter Geschwindigkeit fortbewegen (viel schneller als Ultraschallwellen).
Radar ist nicht nur günstiger als andere Technologien, aber es hat auch ein breiteres Anwendungsspektrum. Es handelt sich um eine bewährte Technologie dank Fortschritten bei kundenspezifischen Softwarealgorithmen. Es entwickelt sich schnell zu einer der attraktivsten Alternativen für Automobilhersteller.
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